图1 在反渗透设备中进行有针对性的过程监测，可以防止铁鳞和水垢的生成，防止沉淀和积垢的形成，并可防止发生化学侵蚀。而且其运营所需投入的人力极少。

有机物和矿物质的沉淀以及锈蚀，会破坏反渗透设备里的薄膜，降低其工作效率。对临界参数如pH值/氧化还原电位值、导电率以及温度进行控制，可以防止铁鳞和水垢的生成，防止沉淀和积垢的形成，并可防止发生化学侵蚀。本文将介绍利用过程监控提高反渗透设备的效率。

在制药和生物技术工业中，水质的纯净和精确，是保证生产过程安全可靠最基本的前提条件。反渗透设备是超纯净水制备的核心部分。总的成本涉及到整个产品周期以及对质量进行全程监控的可能性战略。

所需的整体解决方案中不仅包括单个的测量仪器，如绝缘的磁阀，可靠的测量仪，测量导电率和pH值的精密传感器，而且也包括整套的物美价廉的调节系统等装置。清除所有氧化剂以及有机成份或无机成份（至少将它们减少到最小程度），是保证设备最佳状态的前提。

检查必须行之有效

以下六种参数必须进行测量和检查：

氧化还原值

具有氧化性的化学品对极薄的尼龙薄膜具有侵蚀作用，并形成无法修复的泄漏点，盐溶液会从这里透过薄膜。这样，薄膜就必须进行更换。而这必定造成高额费用的支出。为此，在RO反渗透过程中，通常在进料侧安装内置报警器的氧化还原电位测量仪表，一旦超过了规定的标准值，报警器就立即向操作人员发出警报。

pH值

RO薄膜的理想pH值在5~6.5的弱酸范围内。这个值可防止碳酸盐的生成，在某些醋酸纤维薄膜上，还可能产生水解作用。特种pH值发送器和调节器可对pH值以及进水的温度进行测量和传送。其他紧凑的电子仪器则可在规定的运行控制参数之内对pH值进行传送和调节。额定值一旦发生偏离数字计量泵就会自动打开，并对进水中的酸度进行计量，防止在RO薄膜上形成碳酸钙结晶的沉积。

图2 Bürkert公司的mxControl 8620型多功能控制系统使水制备系统的过程变量调节实现自动化
 

导电性

在RO设备上最重要而且也是监控最严格的系统参数是导电性，因为供水的导电性是出产率以及薄膜流通密度的关键因素之一。导电率越高，渗透的压力也越高，薄膜的工作效率就越低（即使温度和压力符合规定的数值也是如此）。

可编程的电阻导电率传送器既可测量流入水的导电性，也可测量渗透物的导电性。其差额又被称为“废品百分比”，是衡量滞留下来的矿物质质量和盐量的一个尺度，因而也是衡量整个RO过程效率的一个标准。

温度

在导电率和压力相同的情况下，温度的高低与通过薄膜的通量密度成正比。一般来讲，随着温度每升高1℃或降低1℃，RO系统的效率大约提高或下降1.5%。薄膜制造厂家提供的参考数据是按温度在25℃时计算的。因此，进行全面的温度控制是绝对必要的。最新一代的pH值/氧化还原电位值以及导电率传送器配备有用于额外温度测量的Pt 1000传感器，因而可以同时测量两种参数。

压力

反渗透设备的功率直接取决于供水压力。对供水、渗透物和浓缩物以及在中间环节进行相关的压力测量，可以保证系统满负荷工作。同样，压力差的测量还可以帮助识别因沉淀或积垢出现问题的最初苗头。不同的进水压力可以对供水导电性或水温的变化进行平衡补偿，并负责渗透物流通的统一协调。一般情况下，系统的压力是通过浓缩线上的调节阀或通过可变高速压力泵进行调节的。

图3 8202型传送器（左）是用于测量液体pH值和氧化还原电位的模块结构式仪器。模块结构式的8222型导电率传送器可配备用于多种不同用途的三种不同的单元常量
 

流量

出产率是根据整个进水量所占的份额计算出来的，而进水是作为渗出物获取的，渗出物则是用磁性流量计或叶轮式流量计测算出来的。当导电率、温度和压力稳定不变时，出产率的变化可能是由于化学侵蚀，是沉淀/沉积造成薄膜损坏的早期征兆。要通过薄膜的进水通道维持适当的流量，必须避免发生沉淀和积垢。RO系统的系统压力和进水量必须得到良好的平衡。为此，通常是在浓缩线上安装转数可调节泵，或安装流量调节阀及压力调节阀。这两个调节回路必须协同作用，才能达到正确的平衡。
　　
成本低廉的调节系统

现在，单是测量本身还不能提升过程（成本）效益。即便是在现代的三合一测量仪器（如pH值/氧化还原电位值传送器）在测量中实现协同作用，也无法提升过程效益。只有当实现功能强大的过程控制时，其所有数值（如流量、温度、pH值/氧化还原电位值、导电率以及压力）全部汇集并得以调节，才能达到真正的效益和功率提升。一种多功能的控制系统，如Bürkert公司的mxControl 8620，可使水制备系统的过程变量控制实现自动化，并可将控制和测量仪器的成本减少将近一半。其控制和检测功能以及数据和事件的采集，全部集成并内置于一套带显示器的紧凑式控制装置里，这种控制装置很容易进行配置。在典型的弱盐性水系统中，出产率通常在75%~85%之间。若该值在过程中下降，控制装置则根据要求提供诊断问题所需要的全部单项值（这里需要遵守如下顺序：pH值、导电率、温度、压力）。假如所有这些数据都在规定的范围内浮动，而薄膜的效率依然达不到额定值，那么问题可能出在薄膜上的压力损失，造成压力损失的原因可能是沉淀或积垢。如果压力损失发生在薄膜的第一级，其原因往往在于凝胶状的积垢或生物积淀；发生在第二级上的压力损失通常说明矿物质含量过高或有沉积。为了能够精确地跟踪薄膜上的压力变化，必要时能够进行调节性的干预，多功能控制单元提供了记录数据的可能性。不过，如此成熟的过程控制，只有对复杂的RO系统才有意义。简单的RO过程只需一台调节最佳pH值的化学制剂泵和一只动态pH值传感器足矣。

微型传送器和调节器

用于传送过程数值和温度的微型传送器，也可承担简单的控制与调节或报警功能，也有助于减少成本。此外，这种电器械也适用于简单RO过程的快速补充安装或改造时加装，因为除了pH值/氧化还原电位值之外，它还可以测量流通液体的温度，并可进行后续补充调节。在原先编程的标准状态发生偏离时，通过这种插入式显示器进行编程的传送器即可经过关闭/打开阀门或起动泵的晶体管电路，使新水或化学药品流进，以此对pH值/氧化还原电位值以及温度进行调节。

所以，不管RO过程复杂与否，现代测量与调节系统（不管是相对简单的传送器/控制器或是性能强大的多功能控制装置），都将有助于提高过程效率，有助于延长过程技术设备的寿命，而且还可降低控制与测量仪器的成本。